CN111790764A - 一种用于热轧高强度棒材的气雾冷却环 - Google Patents

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Abstract

一种用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，属于轧钢技术领域。包括安装底座、进气口、进水口、环形气分配箱、环形水分配箱、混合腔、气雾出口一、气雾出口二、检修孔、T型螺栓孔、固定螺栓、O型密封垫片、防护板。该气雾冷却环的喷嘴以分组分段的方式安装和应用于热轧高强度棒材机组的气雾冷却装置内，有效提高了热轧棒材的换热效率，并有效控制了热轧棒材的冷却速度，在显著提高了热轧棒材强度的同时，不仅避免了棒材截面内表层马氏体环的形成和表面红锈的生成，也可以抑制高碳钢碳化物的析出。

Description

一种用于热轧高强度棒材的气雾冷却环
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，特别涉及一种用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，适用于热轧棒材的环状气雾冷却喷嘴。
背景技术
我国的热轧棒材在过去20年里一直采用穿水冷却和水箱冷却方法，在提高强度的同时，不可避免地给热轧棒材带来马氏体环、表面易产生红锈、碳化物无法精确控制析出等问题。为提高热轧棒材冷却效率、提高棒材强度和改善网状和带状碳化物析出的同时，有效地控制冷却速度和淬火马氏体相变，需要开发一种对热轧棒材在终轧温度(800－1050℃)条件下，既具有足够的冷却能力和冷却速度，又便于精确控制冷却长度的方法和装置。水雾冷却方法是通过水和气体(空气或氮气)混合，其水量较大，又便于单独或者分组分段地灵活布置和组装等特点，具有很宽的冷却速度范围，但是，水雾喷嘴在提高冷却效率方面由于水量较大，气水流量比(或简称气水比)控制在30～5，且设计的水雾冷却喷嘴大多是单体的喷嘴，多采用内部混合腔来实现雾化。因此导致管路复杂且混合腔设计困难，无法满足实际需求。
而气雾冷却喷嘴区别于水雾冷却喷嘴，主要在于气量大于水量，气水流量比(或简称气水比)控制范围宽，在100～10可随意调节，能够按照棒材的CCT连续冷却转变曲线特征和控制冷却工艺参数的要求，有效而准确地控制热轧棒材的冷却速度，获得所需的显微组织和力学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，解决了现有各类水雾喷嘴不能满足热轧高强度棒材对高效率冷却功能要求的问题。在此基础上，本发明的喷嘴以分组分段的方式安装和应用于热轧高强度棒材机组的气雾冷却装置内，有效提高了热轧棒材的换热效率，并有效控制了热轧棒材的冷却速度，在显著提高了热轧棒材强度的同时，不仅避免了棒材截面内表层马氏体环的形成和表面红锈的生成，也可以抑制高碳钢碳化物的析出。
本发明包括安装底座1、进气口2、进水口3、环形气分配箱4、环形水分配箱5、混合腔6、气雾出口一7、气雾出口二8、检修孔9、T型螺栓孔10、固定螺栓11、O型密封垫片12、防护板13；安装底座1上部设有进气口2，和环形气分配箱4连接后，通过混合腔6内的进气孔进入混合腔6，安装底座1上部设有的进水口3，和环形水分配箱5连接后，通过混合腔6内的进水孔进入混合腔6，均匀混合后通过安装底座1下部设有的气雾出口一7，气雾出口二8；以角度90°～30°和0.01～0.7MPa压力喷射出去；混合腔6上有检修孔9，外面设置防护板13，固定螺栓11和O型密封垫片12通过T型螺栓孔10把安装底座1固定到设备气路和水路管道上。
本发明的气雾冷却环在供水和供气条件达到所需的水压、水量、气压、气量范围内，在热轧棒材终轧温度的高温区内(1050～700℃)瞬时发生汽化，并带走大量的汽化相变潜热，使热轧棒材获得高效率的气雾冷却。
该气雾冷却环的喷口采用直喷扇型和斜喷扇型(角度90°～30°)双叠加的喷嘴截面，使射流形成固定的扁平形状，一方面垂直直喷扇型均匀覆盖了整个棒材断面，另一方面斜喷扇型提高了扇形水雾沿热态棒材轧向的覆盖长度，不仅可以降低因气水混合雾化导致的射流在空气中的衰减和逃逸，使射流集中于热态棒材的弧形表面，最大限度的利用气水雾化射流，而且冷却效果更加均匀。进而使热轧态棒材获得良好的稳定的快速冷却曲线。
该气雾冷却环的检修孔9为螺旋式检修孔，采用的螺旋式检修孔，便于快速维护和检修。
气雾冷却环可以在0.1～0.8MPa的气压力和50～1000Nm3流量范围内，灵活调节气雾粒度分布的区域和气雾尺寸在30～500μm，使热轧棒材在相同终轧温度的初始条件下，不同程度的提高汽化冷却在混合冷却(包括接触冷却、膜沸腾冷却、汽化冷却)中的比例，从而获得不同的换热效率和冷却速度。
该气雾冷却环的喷嘴的打击力为0.8～10kg/mm2，可以很好的避免了棒材表面红锈的生成和氧化铁皮的破坏，延缓生锈。
附图说明
图1是本发明的气雾环的整体外形结构图。
图2是本发明的气雾环的主视内部结构图。
图3是本发明专利的气雾环的左侧视内部结构图。
图4是一种用于热轧高强度棒材的气雾冷却环的典型水雾粒度分布图。
图5是本发明气雾冷却环的典型气雾形状和尺寸测试数据图。
图6是本发明专利气雾冷却环的打击力测试图。
图中，安装底座1、进气口2、进水口3、环形气分配箱4、环形水分配箱5、混合腔6、气雾出口一7、气雾出口二8、检修孔9、T型螺栓孔10、固定螺栓11、O型密封垫片12、防护板13。
具体实施方式
本发明包括安装底座1、进气口2、进水口3、环形气分配箱4、环形水分配箱5、混合腔6、气雾出口一7、气雾出口二8、检修孔9、T型螺栓孔10、固定螺栓11、O型密封垫片12、防护板13。为说明本发明用于热轧高强度棒材的气雾冷却环的具体实施方式，下面结合附图1－6。
如图1和图2所示，一种用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，主要由气雾冷却环的安装底座1上部设有进气口2和环形气分配箱4连接后，通过混合腔6内的进气孔进入混合腔6，安装底座1上部设有的进水口3和环形水分配箱5连接后通过混合腔6内的进水孔进入混合腔6，均匀混合后通过下部设有的气雾出口一7，气雾出口二8。混合腔6上有检修孔9，为了保护检修孔，外面设置防护板13，固定螺栓11和O型密封垫片12通过T型螺栓孔10把安装底座1固定到设备气路和水路管道上。
如图2所示，该气雾冷却环的气雾出口一采用直喷扇型，和气雾出口二采用斜喷扇型，以角度60°和0.7MPa压力喷射出去，具体根据工艺要求调整。采用直喷扇型和斜喷扇型双叠加的喷嘴截面，使射流形成固定的扁平形状，一方面垂直直喷扇型均匀覆盖了整个棒材断面，另一方面斜喷扇型提高了扇形水雾沿热态棒材轧向的覆盖长度，不仅可以降低因气水混合雾化导致的射流在空气中的衰减和逃逸，使射流集中于热态棒材的弧形表面，最大限度的利用气水雾化射流，而且冷却效果更加均匀。进而使热轧态棒材获得良好的稳定的快速冷却曲线。该气雾环采用的螺旋式检修孔9，通过吹尘装置可以实现快速的维护和检修。
如图3所示，该气雾冷却环在供水和供气条件达到所需的水压、水量、气压、气量范围内，灵活调节气雾粒度分布的区域和气雾尺寸在100～300μm，热轧棒材终轧温度的高温区内(1050～700℃)瞬时发生汽化，并带走大量的汽化相变潜热，使热轧棒材获得高效率的气雾冷却。
如图3和图4所示，该气雾冷却环，可以在0.5～0.7MPa的气压力和50～150Nm3流量范围内，灵活调节气雾粒度分布的区域和气雾尺寸在38～500μm，使热轧棒材在相同终轧温度的初始条件下，不同程度的提高汽化冷却在混合冷却(包括接触冷却、膜沸腾冷却、汽化冷却)中的比例，从而获得不同的换热效率和冷却速度。
如图5所示，气雾冷却环的打击力为0.8～1.3kg/mm2，可以很好的避免了棒材表面红锈的生成和氧化铁皮的破坏，延缓生锈。
综上所述，本发明公开了一种用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，提供了一种用于热轧棒材的环状气雾冷却喷嘴。在此基础上，本专利发明的气雾冷却环，以分组分段的方式安装和应用于热轧高强度棒材机组的气雾冷却装置内，有效提高了热轧棒材的换热效率，并有效控制了热轧棒材的冷却速度，在显著提高了热轧棒材强度的同时，不仅避免了棒材截面内表层马氏体环的形成和表面红锈的生成，也可以抑制高碳钢碳化物的析出。同时本发明不仅限于棒材，型钢、板带、管材冷却也可参考本发明。

Claims (6)

1.一种用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，其特征在于，包括安装底座(1)、进气口(2)、进水口(3)、环形气分配箱(4)、环形水分配箱(5)、混合腔(6)、气雾出口一(7)、气雾出口二(8)、检修孔(9)、T型螺栓孔(10)、固定螺栓(11)、O型密封垫片(12)、防护板(13)；安装底座(1)上部设有进气口(2)，和环形气分配箱(4)连接后，通过混合腔(6)内的进气孔进入混合腔(6)，安装底座(1)上部设有的进水口(3)，和环形水分配箱(5)连接后，通过混合腔(6)内的进水孔进入混合腔(6)，均匀混合后通过安装底座(1)下部设有的气雾出口一(7)，气雾出口二(8)；以角度90°～30°和0.01～0.7MPa压力喷射出去；混合腔(6)上有检修孔(9)，外面设置防护板(13)，固定螺栓(11)和O型密封垫片(12)通过T型螺栓孔(10)把安装底座(1)固定到设备气路和水路管道上。
2.如权利要求1所述的用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，其特征在于，该气雾冷却环在供水和供气条件达到所需的水压、水量、气压、气量范围内，在热轧棒材终轧温度的高温区1050～700℃内瞬时发生汽化，并带走大量的汽化相变潜热，使热轧棒材获得高效率的气雾冷却。
3.如权利要求1所述用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，其特征在于，该气雾冷却环的喷口采用直喷扇型和斜喷扇型双叠加的喷嘴截面，角度为90°～30°；使射流形成固定的扁平形状，一方面垂直直喷扇型均匀覆盖了整个棒材断面，另一方面斜喷扇型提高了扇形水雾沿热态棒材轧向的覆盖长度，不仅能降低因气水混合雾化导致的射流在空气中的衰减和逃逸，使射流集中于热态棒材的弧形表面，最大限度的利用气水雾化射流，而且冷却效果更加均匀；使热轧态棒材获得良好的稳定的快速冷却曲线。
4.如权利要求1所述用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，其特征在于，检修孔(9)为螺旋式检修孔，便于快速维护和检修。
5.如权利要求1所述用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，其特征在于，在0.1～0.8MPa的气压力和50～1000Nm3流量范围内，调节气雾粒度分布的区域和气雾尺寸在30～500μm，使热轧棒材在相同终轧温度的初始条件下，不同程度的提高汽化冷却在混合冷却中的比例：混合冷却包括接触冷却、膜沸腾冷却、汽化冷却，获得不同的换热效率和冷却速度。
6.如权利要求1所述用于热轧高强度棒材的气雾冷却环，其特征在于，该气雾冷却环的喷嘴的打击力为0.8～10kg/mm2，避免了棒材表面红锈的生成和氧化铁皮的破坏，延缓生锈。
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